CN106893888B - 复合锌铝合金镀层材料及热浸镀方法 - Google Patents

复合锌铝合金镀层材料及热浸镀方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合锌铝合金镀层材料及热浸镀方法，制备一种热浸镀用共析成分Zn‑Al‑Si‑Mg‑Ti合金镀层，其成份按照质量百分比计算，Al含量为10~30%，Si含量为0.1~1%，Ti含量为0.04~1%，Mg含量不高于5%，其余为Zn。镀液合金采用熔盐覆盖的方法进行熔炼；待电镀件在入锌锅在还原气氛为5~50%氢氮混合气中预还原，还原温度为500~680℃，预热时间为3～10min，锌锅温度控制在550~640℃，浸镀时间控制在3s~30min；板材出锌锅后，利用气刀控制镀层的厚度，同时冷却镀层，得到预期的热浸镀板材。本发明得到的镀层表面平整、镀液中底渣量少。

Description

复合锌铝合金镀层材料及热浸镀方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料及其镀层工艺，特别是涉及一种热浸镀层材料及其合金镀层制备方法，应用于热浸镀工艺技术领域。
背景技术
热浸镀锌铝镀层综合了铝的耐久保护性和锌的阳极保护性，不仅具有更长久的耐大气腐蚀性能，而且具有更优良的涂装性能及较好的抗高温氧化能力。
热浸镀铝锌广泛应用于桥梁、建筑钢结构、汽车、矿山机械及造船等行业，目前发展比较成熟的铝锌合金镀层主要有Bethlehem钢铁公司的Galvalume、世界铅锌协会的Galfan、Nippon钢铁公司的SuperZinc等，其中以高铝Galvalume最为常见，但在热浸镀铝锌过程中，钢板经预处理处理进入锌锅后，钢板与镀液接触的瞬间便发生铁的溶解，当镀液中的铁含量超过其溶解度时将生成FeAl3、τ5(Al8Fe2Si)、τ6(Al5FeSi)，从而产生面渣、悬浮渣和底渣，在镀锌过程中，通常可以通过外加电磁场或者特定装置去除锌渣，例如专利文献公开号为CN 101033532A和CN 101092666A的上海交通大学的专利、专利文献公开号为CN102912273A常州大学的专利、专利文献公开号为CN 102031472A的中国钢研科技集团有限公司专利。但这些方法只能去除面渣或者悬浮渣，对于较硬且重的底渣显得无能为力。随着渣量的逐渐增加，在后续生产过程中将必然会影响到镀层产品质量及生产效率，目前国内外还没有能够彻底解决该问题的方法。
镀铝锌过程中底渣产生的根本性原因是锌锅中的高铝含量和过饱和铁。已有研究结果表明，合理的降低锌锅中的铝含量可明显降低Fe-Al反应驱动力，从而降低底渣量的产生。同时，由于铝含量的降低、锌含量的提高，使得镀液密度升高，底渣密度相对变小，从而在锌锅中产生较强的自然浮力，会使部分底渣转变为面渣或者悬浮渣，从而降低底渣的危害。但铝含量的降低，同时会带来一系列负面影响，如涂镀产品耐蚀性降低、表面光亮度下降等，直接影响产品的使用性能，给产品的市场推广带来一定的压力。
目前，镀铝锌产品中通常会添加一定量的合金元素。硅可以形成能与基体紧密结合的抑制层，阻隔铁基体与熔体的直接接触，从而抑制铁铝反应速度、控制合金层厚度、使镀层的成形能力提高，如加拿大Comico公司就开发出Zn-22.3Al-0.3Si镀层。锌锅中添加Mg后，镀层富Zn的枝晶间区析出了富Mg相，如Mg2Si，MgZn2，Mg2Zn11等相，强化Galvalume镀层的枝晶间区，有效地提高了镀层的成形性，同时镀层的腐蚀产物更加致密，抑制了腐蚀介质的向内扩散，提高了镀层的耐蚀性，但对底渣的优化控制和对浸镀件表面质量的改善还不够理想。从国内外文献报道可以发现，锌铝镁合金镀层已成为热浸镀锌领域的研究热点，这类镀层包括：日本新日铁公司开发了Zn-6％Al-3％Mg合金(ZAM)、Zn-11％Al-3％Mg合金(SuperDym)、Zn-0.5％Mg(DymaZinc)，但对底渣的优化控制和对浸镀件表面质量的改善还不够理想。镀液中添加的钛会以TiAl3的形式存在，为钢带表面镀液的凝固过程提供异质形核质点，提高Al和AlFeSi相的形核率，进而起到细化晶粒的作用，宏观上表现为产生小锌花产品，改善涂镀产品的表面质量的作用。另外，现有研究结果表明，镀液中的钛还能起到提高耐蚀性能的作用，但目前尚未发现在低铝富锌镀层合金中同时添加Mg或者同时添加Mg和Ti的相关报道，也没有公开的有关的技术方案，如何更有效地降低热浸镀铝锌底渣及提高热浸镀件的表面质量成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种复合锌铝合金镀层材料及热浸镀方法，在低铝富锌合金的基础上，同时添加Mg元素或者同时添加Mg和Ti合金元素，不仅能够解决镀层耐蚀性能下降这一问题，而且能提高镀层的表面质量，并给出制备工艺参数，因此采用本发明的热浸镀Zn-Al-Si-Mg合金镀层或热浸镀Zn-Al-Si-Mg-Ti合金镀层具有优异的综合性能。本发明解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg、Ti，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为10～30wt.％，Si含量为0.1～1wt.％，Mg含量不高于5wt.％，其余主要为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg镀层材料。
作为本发明的优选的技术方案，合金中还含有Ti元素，且Ti含量为0.04～1wt.％，形成Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层材料。Ti元素对镀层的晶粒细化效果非常好。Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用，但Ti的含量不能太高，否则当Ti含量大于1wt.％，会生成过多的TiAl3相，从而形成底渣。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，Ti含量为0.04～0.5wt.％。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，Al的含量为21～25wt.％，Si含量为0.15～0.55wt.％，Mg含量优选为0.5～3.5wt.％。Mg含量限定为0.5～3.5wt.％的理由是：Mg含量低于0.5％，或者Mg含量更低时，Mg含量不足时，Mg2Si从液相中直接析出的量少，镀层耐蚀性提高效果不明显；当Mg含量超过3.5wt.％，尤其是超过5％时，镀层耐蚀性能达到饱和，镀层中Mg2Si相聚集长大，影响镀层的均匀性和表面平整性，并且Mg的氧化物系浮渣更容易在镀液上产生。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为1.5-3.5wt.％。
一种降低热浸镀铝锌底渣量及提高镀层表面质量的热浸镀方法，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量控制在10～30wt.％，Si含量控制在0.1～1wt.％，Mg含量控制在不高于5wt.％，其余合金元素主要为Zn，将合金原料熔炼得到复合锌铝合金镀层合金熔体，浇铸于模具中冷却成型，制成复合锌铝合金镀层材料备用；作为本发明的优选的技术方案，在配制原料时，还添加Ti元素材料，制成Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层材料，得到复合锌铝合金镀层材料，且Ti含量为所制备的Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层材料的0.04～1wt.％；Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用，但Ti的含量不能太高，否则当Ti含量大于1wt.％，会生成过多的TiAl3相，从而形成底渣；
2)将在步骤1)中制备的复合锌铝合金镀层材料置入锌锅中，熔融后形成热镀液；
b.热浸镀过程：
ⅰ.热浸镀工序：将待进行热浸镀的基体材料件在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5～50％的氢氮混合气，还原温度为500～680℃，基体材料件的预热时间为3～10min，然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在550～640℃，浸镀时间控制在3s～30min；基体材料件入锌锅时的锌锅温度优选控制在580～610℃；
ⅱ.镀后冷却工序：将覆有镀层的基体材料件移出锌锅后，利用气刀吹扫来控制镀层的厚度，使镀层厚度控制在20～35μm，同时冷却镀层，得到预期的热浸镀材料件。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，在步骤a热镀液制备过程中的步骤1)中，在进行复合锌铝合金镀层材料制备时，首先按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的元素组成及其重量百分比称量配制原料，主要包括Zn块、Al块、Si块和Mg块，然后采用如下制备工艺步骤：
⑴Al-Mg中间合金制备：
①首先称量一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为30-50％的CaCl2、20-40％的KCl和质量百分含量为20％-30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至700～900℃，保温至使Al块全部熔化，然后开始加入Mg块，然后加以设定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Mg中间合金；
⑵Al-Si中间合金制备：
①首先取用已经称量好的剩余的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为30-50％的CaCl2、20-40％的KCl和质量百分含量为20％-30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至700～900℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Si块，然后加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Si中间合金；
⑶复合锌铝合金镀层材料制备：
①将称量好的Zn块放入坩埚中，然后覆盖一定含量的合金覆盖剂；
②将坩埚放入电阻炉内，开始加热，使温度达到700～900℃，待Zn块全部熔化后，在700～900℃保温至少2h时间，开始加入在步骤⑵中制备的Al-Si中间合金，之后进行保温至少0.5h，得到Zn-Al-Si合金熔体；然后向所制备的Zn-Al-Si合金熔体中主要加入在步骤⑴中制备的Al-Mg中间合金，进行保温至少1h，并且加以搅拌，得到复合锌铝合金镀层合金熔体，浇铸于模具中冷却成型，制成复合锌铝合金镀层合金材料。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，在步骤a热镀液制备过程中的步骤1)中，在配制原料时，称量所需重量的Ti金属材料，然后制备Al-Ti中间合金,Al-Ti中间合金的制备过程如下：
①首先取用已经称量好的一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为30-50％的CaCl2、20-40％的KCl和质量百分含量为20％-30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至700～900℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Ti金属材料，再加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Ti中间合金；
在步骤⑶复合锌铝合金镀层材料制备过程中，在向所制备的Zn-Al-Si合金熔体中加入Al-Mg中间合金的同时，还向Zn-Al-Si合金熔体中加入制备好的Al-Ti中间合金，使Al-Mg中间合金和Al-Ti中间合金同时在Zn-Al-Si合金熔体中熔融，得到Zn-Al-Si-Mg-Ti复合锌铝合金镀层合金熔体。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，在步骤b热浸镀过程中的步骤ⅱ镀后冷却工序中，在采用气刀控制镀层厚度时，使气刀气氛为空气或惰性气体，控制气刀温度为10～100℃，控制气刀吹气压力为0.2～0.5MPa，控制气刀的气流喷射方向与待吹扫的镀膜之间的角度保持为78～90°，在气刀吹扫控制镀层的厚度处理工艺结束后，用水或者空气将镀层快速却至室温。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明的Mg元素的加入主要是与Si元素形成具有良好耐蚀性的Mg2Si相，从而进一步提高镀层的耐蚀性；
2.本发明的Ti元素对镀层的晶粒细化效果非常好，Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用；
3.本发明得到的镀层表面平整、镀液中底渣量少，更有效地降低热浸镀铝锌底渣及提高热浸镀件的表面质量。
附图说明
图1为本发明实施例一Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金的微观形貌照片。
图2为本发明实施例二Zn-23wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg合金的微观形貌照片。
图3为本发明实施例一、实施例二和对比例一的Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-xMg合金的X衍射图的对比图。
图4为本发明实施例一、实施例二和对比例一、对比例二的浸泡样品的腐蚀失重曲线对比图。
图5为对比例一Zn-22.3wt％-Al-0.3wt％Si合金的微观形貌照片。
图6为本发明实施例一Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5Mg和对比例二55wt％Al-Zn-1.6wt％Si的合金底渣微观形貌照片对比。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1、图3、图4和图6，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为1.5wt.％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，本实施例采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为1.5wt.％，其余为Zn，包括Zn块、Al块、Si块和Mg块，然后采用如下制备工艺步骤制备复合锌铝合金镀层材料：
⑴Al-Mg中间合金制备：
①将Al块分为两部分，首先取用称量好的一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为30％的CaCl2、20％的KCl和质量百分含量为20％NaCl的均匀混合的固态粉末，相比于常规的盐类覆盖剂，其具有更好的保温效果；
②开始升温直至700℃，保温至使Al块全部熔化，然后开始加入Mg块，然后加以设定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Mg中间合金；
⑵Al-Si中间合金制备：
①首先取用已经称量好的剩余的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为50％的CaCl2、40％的KCl和质量百分含量为30％NaCl的均匀混合的固态粉末，相比于常规的盐类覆盖剂，其具有更好的保温效果；
②开始升温直至700℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Si块，然后加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Si中间合金；
⑶复合锌铝合金镀层材料制备：
①将称量好的Zn块放入坩埚中，然后覆盖一定含量的合金覆盖剂；
②将坩埚放入电阻炉内，开始加热，使温度达到700℃，待Zn块全部熔化后，在700℃保温2h时间，开始加入在步骤⑵中制备的Al-Si中间合金，之后进行保温0.5h，得到Zn-Al-Si合金熔体；然后向所制备的Zn-Al-Si合金熔体中主要加入在步骤⑴中制备的Al-Mg中间合金，进行保温1h，并且加以搅拌，将合金原料熔炼得到复合锌铝合金镀层合金熔体，浇铸于模具中冷却成型，制成复合锌铝合金镀层合金材料备用；
2)将在步骤1)中制备的复合锌铝合金镀层材料置入锌锅中，熔融后形成热镀液；
b.热浸镀过程：
ⅰ.热浸镀工序：待进行热浸镀的基体材料件采用钢板，首先进行钢板的前处理：
取长宽尺寸为100mm×100mm和1mm厚的IF钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液在85℃下碱洗15min，进行除油，再用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液，在25℃下酸洗15min，进行除锈，再以流动清水洗净钢板表面，得到洁净的钢板；
然后将待进行热浸镀的基体材料件洁净的钢板在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5％的氢氮混合气，预热还原温度为620℃，基体材料件的预热时间为3min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在640℃，即镀液温度为640℃，浸镀时间控制在10s；
ⅱ.镀后冷却工序：将覆有镀层的基体材料件移出锌锅后，利用气刀吹扫来控制镀层的厚度，使气刀气氛为空气，控制气刀温度为10℃，控制气刀吹气压力为0.5MPa，控制气刀的气流喷射方向与待吹扫的镀膜之间的角度保持为88°，在气刀吹扫控制镀层的厚度处理工艺结束后，使钢板的镀层厚度控制在20μm，用水将镀层快速却至室温。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用空气快速却至室温，得到预期的Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金热浸镀材料件。本实施例解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金的微观形貌照片参见图1，表示Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金的微观形貌。图3中的中间的曲线为本实施例Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5Mg合金的衍射图线。图4具有圆点标记的曲线为浸泡本实施例Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金样品的腐蚀失重曲线。图6中的图c和图d表示本实施例Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金底渣微观形貌。
本实施例制备了一种热浸镀用共析成分Zn-Al-Si-Mg合金镀层，镀液合金采用熔盐覆盖的方法进行熔炼；热浸镀过程在自行研制的热浸镀设备上进行；板材出锌锅后，利用气刀控制镀层的厚度，同时冷却镀层，得到预期的热浸镀板材。本实施例得到的镀层表面平整、镀液中底渣量少。采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，本实施例制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，本实施在低铝富锌合金的基础上，同时添加Mg合金元素，不仅能够解决镀层耐蚀性能下降这一问题，而且能提高镀层的表面质量，并给出制备工艺参数，因此采用本发明的热浸镀Zn-Al-Si-Mg合金镀层具有优异的综合性能。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图2～4，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，其余为Zn，包括Zn块、Al块、Si块和Mg块，然后采用如下制备工艺步骤制备复合锌铝合金镀层材料：
⑴Al-Mg中间合金制备：
①将Al块分为两部分，首先取用称量好的一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为50％的CaCl2、40％的KCl和质量百分含量为30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至900℃，保温至使Al块全部熔化，然后开始加入Mg块，然后加以设定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Mg中间合金；
⑵Al-Si中间合金制备：
①首先取用已经称量好的剩余的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为50％的CaCl2、40％的KCl和质量百分含量为30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至900℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Si块，然后加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Si中间合金；
⑶复合锌铝合金镀层材料制备：
①将称量好的Zn块放入坩埚中，然后覆盖一定含量的合金覆盖剂；
②将坩埚放入电阻炉内，开始加热，使温度达到900℃，待Zn块全部熔化后，在900℃保温2h时间，开始加入在步骤⑵中制备的Al-Si中间合金，之后进行保温0.5h，得到Zn-Al-Si合金熔体；然后向所制备的Zn-Al-Si合金熔体中主要加入在步骤⑴中制备的Al-Mg中间合金，进行保温1h，并且加以搅拌，将合金原料熔炼得到复合锌铝合金镀层合金熔体，浇铸于模具中冷却成型，制成复合锌铝合金镀层合金材料备用；
2)将在步骤1)中制备的复合锌铝合金镀层材料置入锌锅中，熔融后形成热镀液；
b.热浸镀过程：
ⅰ.待进行热浸镀的基体材料件采用钢板，首先进行钢板的前处理：
取长宽尺寸为100mm×100mm和1mm厚的IF钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液在85℃下碱洗15min，进行除油，再用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液，在25℃下酸洗15min，进行除锈，再以流动清水洗净钢板表面，得到洁净的钢板；
然后将待进行热浸镀的基体材料件在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5％的氢氮混合气，还原温度为620℃，基体材料件的预热时间为3min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在640℃，即镀液温度为640℃，浸镀时间控制在10s；
ⅱ.镀后冷却工序：将覆有镀层的基体材料件移出锌锅后，利用气刀吹扫来控制镀层的厚度，使气刀气氛为惰性气体，控制气刀温度为100℃，控制气刀吹气压力为0.2MPa，控制气刀的气流喷射方向与待吹扫的镀膜之间的角度保持为78°，在气刀吹扫控制镀层的厚度处理工艺结束后，使钢板的镀层厚度控制在20μm，用水将镀层快速却至室温。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温，得到预期的Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg合金热浸镀材料件，本实施例Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg合金的微观形貌照片参见图2，表示本实施例Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg合金的微观形貌。图3中的最上方的曲线为本实施例Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3Mg合金的衍射图线。图4具有三角标记的曲线为浸泡Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg合金样品的腐蚀失重曲线。
上述实施例采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，镀层成分为Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-xMg，Mg元素的加入主要是与Si元素形成具有良好耐蚀性的Mg2Si相，从而进一步提高镀层的耐蚀性。Mg含量限定为0～5％的理由是：Mg含量不足时，Mg2Si从液相中直接析出的量少，镀层耐蚀性提高效果不明显。当Mg含量超过5％，镀层耐蚀性能达到饱和，镀层中Mg2Si相聚集长大，影响镀层的均匀性和表面平整性，并且Mg的氧化物系浮渣更容易在镀液上产生。
本实施例采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为0.05％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为0.05％，其余为Zn，包括Zn块、Al块、Si块、Mg块和Ti块，然后采用如下制备工艺步骤制备复合锌铝合金镀层材料：
⑴Al-Mg中间合金制备：
①将Al块分为三部分，首先取用称量好的一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为50％的CaCl2、40％的KCl和质量百分含量为30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至900℃，保温至使Al块全部熔化，然后开始加入Mg块，然后加以设定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Mg中间合金；
⑵Al-Si中间合金制备：
①首先取用已经称量好的剩余的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为50％的CaCl2、40％的KCl和质量百分含量为30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至900℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Si块，然后加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Si中间合金；
⑶Al-Ti中间合金制备：
①首先取用已经称量好的一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为50％的CaCl2、40％的KCl和质量百分含量为30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至900℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Ti金属材料，再加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Ti中间合金；
⑷复合锌铝合金镀层材料制备：
①将称量好的Zn块放入坩埚中，然后覆盖一定含量的合金覆盖剂；
②将坩埚放入电阻炉内，开始加热，使温度达到900℃，待Zn块全部熔化后，在900℃保温2h时间，开始加入在步骤⑵中制备的Al-Si中间合金，之后进行保温0.5h，得到Zn-Al-Si合金熔体；同时还向Zn-Al-Si合金熔体中加入在步骤⑶中制备的制备好的Al-Ti中间合金，使Al-Mg中间合金和Al-Ti中间合金同时在Zn-Al-Si合金熔体中熔融，得到Zn-Al-Si-Ti合金熔体；然后向所制备的Zn-Al-Si-Ti合金熔体中主要加入在步骤⑴中制备的Al-Mg中间合金，进行保温至少1h，并且加以搅拌，将合金原料熔炼得到复合锌铝合金镀层合金熔体，浇铸于模具中冷却成型，制成复合锌铝合金镀层合金材料备用；
2)将在步骤1)中制备的复合锌铝合金镀层材料置入锌锅中，熔融后形成热镀液；
b.热浸镀过程：
ⅰ.待进行热浸镀的基体材料件采用钢板，首先进行钢板的前处理：
取长宽尺寸为100mm×100mm和1mm厚的IF钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液在85℃下碱洗15min，进行除油，再用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液，在25℃下酸洗15min，进行除锈，再以流动清水洗净钢板表面，得到洁净的钢板；
然后将待进行热浸镀的基体材料件在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5％的氢氮混合气，还原温度为620℃，基体材料件的预热时间为3min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在640℃，即镀液温度为640℃，浸镀时间控制在10s；
ⅱ.镀后冷却工序：将覆有镀层的基体材料件移出锌锅后，利用气刀吹扫来控制镀层的厚度，使气刀气氛为惰性气体，控制气刀温度为10℃，控制气刀吹气压力为0.2MPa，控制气刀的气流喷射方向与待吹扫的镀膜之间的角度保持为78°，在气刀吹扫控制镀层的厚度处理工艺结束后，使钢板的镀层厚度控制在20μm，用水将镀层快速却至室温。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温，得到预期的Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg-0.05wt％Ti合金热浸镀材料件。本实施例制备了一种热浸镀用共析成分Zn-Al-Si-Mg-Ti合金镀层，镀液合金采用熔盐覆盖的方法进行熔炼；热浸镀过程在自行研制的热浸镀设备上进行；板材出锌锅后，利用气刀控制镀层的厚度，同时冷却镀层，得到预期的热浸镀板材，本实施例得到的镀层表面平整、镀液中底渣量少。本实施例在低铝富锌合金的基础上，同时添加Mg、Ti合金元素，不仅能够解决镀层耐蚀性能下降问题，而且能提高镀层的表面质量，并给出制备工艺参数，因此采用本实施例热浸镀Zn-Al-Si-Mg-Ti合金镀层具有优异的综合性能。本实施例采用Ti元素对镀层的晶粒细化效果非常好。Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用。本实施例制备的Zn-Al-Si-Mg-Ti合金镀层，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg、Ti，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为30wt.％，Si含量为0.1wt.％，Mg含量为0.5wt.％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)本步骤与实施例一相同；
2)本步骤与实施例一相同；
b.热浸镀过程：
ⅰ.热浸镀工序：待进行热浸镀的基体材料件采用钢板，首先进行钢板的前处理：
取长宽尺寸为100mm×100mm和1mm厚的IF钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液在85℃下碱洗15min，进行除油，再用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液，在25℃下酸洗15min，进行除锈，再以流动清水洗净钢板表面，得到洁净的钢板；
然后将待进行热浸镀的基体材料件洁净的钢板在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为50％的氢氮混合气，预热还原温度为500℃，基体材料件的预热时间为10min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在550℃，即镀液温度为550℃，浸镀时间控制在30min；
ⅱ.镀后冷却工序：本步骤与实施例一相同。
本实施例采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为10wt.％，Si含量为1wt.％，Mg含量为5wt.％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)本步骤与实施例一相同；
2)本步骤与实施例一相同；
b.热浸镀过程：
ⅰ.热浸镀工序：待进行热浸镀的基体材料件采用钢板，首先进行钢板的前处理：
取长宽尺寸为100mm×100mm和1mm厚的IF钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液在85℃下碱洗15min，进行除油，再用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液，在25℃下酸洗15min，进行除锈，再以流动清水洗净钢板表面，得到洁净的钢板；
然后将待进行热浸镀的基体材料件洁净的钢板在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5％的氢氮混合气，预热还原温度为680℃，基体材料件的预热时间为3min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在610℃，即镀液温度为610℃，浸镀时间控制在30min；
ⅱ.镀后冷却工序：本步骤与实施例一相同。
本实施例采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例六：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为21wt.％，Si含量为0.55wt.％，Mg含量为3.5wt.％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)本步骤与实施例一相同；
2)本步骤与实施例一相同；
b.热浸镀过程：
ⅰ.热浸镀工序：待进行热浸镀的基体材料件采用钢板，首先进行钢板的前处理：
取长宽尺寸为100mm×100mm和1mm厚的IF钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液在85℃下碱洗15min，进行除油，再用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液，在25℃下酸洗15min，进行除锈，再以流动清水洗净钢板表面，得到洁净的钢板；
然后将待进行热浸镀的基体材料件洁净的钢板在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5％的氢氮混合气，预热还原温度为680℃，基体材料件的预热时间为3min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在580℃，即镀液温度为580℃，浸镀时间控制在30min；
ⅱ.镀后冷却工序：本步骤与实施例一相同。
本实施例采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例七：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为25wt.％，Si含量为0.15wt.％，Mg含量为0.5wt.％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)本步骤与实施例一相同；
2)本步骤与实施例一相同；
b.热浸镀过程：
ⅰ.热浸镀工序：待进行热浸镀的基体材料件采用钢板，首先进行钢板的前处理：
取长宽尺寸为100mm×100mm和1mm厚的IF钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液在85℃下碱洗15min，进行除油，再用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液，在25℃下酸洗15min，进行除锈，再以流动清水洗净钢板表面，得到洁净的钢板；
然后将待进行热浸镀的基体材料件洁净的钢板在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5％的氢氮混合气，预热还原温度为680℃，基体材料件的预热时间为3min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在580℃，即镀液温度为580℃，浸镀时间控制在30min；
ⅱ.镀后冷却工序：本步骤与实施例一相同。
本实施例采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si-Mg镀层钢板，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例八：
本实施例与实施例三基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为1％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为1％，其余为Zn，包括Zn块、Al块、Si块、Mg块和Ti块，然后采用如下制备工艺步骤制备复合锌铝合金镀层材料：
⑴Al-Mg中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑵Al-Si中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑶Al-Ti中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑷复合锌铝合金镀层材料制备：本步骤与实施例三相同；
2)本步骤与实施例三相同；
b.热浸镀过程：本步骤与实施例三相同。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温，得到预期的Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg-1wt％Ti合金热浸镀材料件。
本实施例采用Ti元素对镀层的晶粒细化效果非常好。Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用，但Ti的含量不能太高，不超过1wt.％，否则会生成过多的TiAl3相，从而形成底渣。本实施例采用Ti元素对镀层的晶粒细化效果非常好。Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用。本实施例制备的Zn-Al-Si-Mg-Ti合金镀层，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg、Ti，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例九：
本实施例与实施例三基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为0.04％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为1％，其余为Zn，包括Zn块、Al块、Si块、Mg块和Ti块，然后采用如下制备工艺步骤制备复合锌铝合金镀层材料：
⑴Al-Mg中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑵Al-Si中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑶Al-Ti中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑷复合锌铝合金镀层材料制备：本步骤与实施例三相同；
2)本步骤与实施例三相同；
b.热浸镀过程：本步骤与实施例三相同。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温，得到预期的Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg-1wt％Ti合金热浸镀材料件。
本实施例采用Ti元素对镀层的晶粒细化效果非常好。Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用，但Ti的含量不能太高，不超过1wt.％，否则会生成过多的TiAl3相，从而形成底渣。本实施例制备的Zn-Al-Si-Mg-Ti合金镀层，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg、Ti，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
实施例十：
本实施例与实施例三基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种复合锌铝合金镀层材料，具有以下的主要元素组成及其重量百分比：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为0.5％，其余为Zn，形成Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层材料。
本实施例一种能降低热浸镀铝锌底渣量及能提高镀层表面质量的复合锌铝合金镀层材料热浸镀方法，采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Zn-Al-Si-Mg-Ti镀层钢板，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量为22.3wt.％，Si含量为0.3wt.％，Mg含量为3wt.％，Ti含量为1％，其余为Zn，包括Zn块、Al块、Si块、Mg块和Ti块，然后采用如下制备工艺步骤制备复合锌铝合金镀层材料：
⑴Al-Mg中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑵Al-Si中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑶Al-Ti中间合金制备：本步骤与实施例三相同；
⑷复合锌铝合金镀层材料制备：本步骤与实施例三相同；
2)本步骤与实施例三相同；
b.热浸镀过程：本步骤与实施例三相同。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温。本实施例钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹扫结束后，用水快速却至室温，得到预期的Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg-1wt％Ti合金热浸镀材料件。
本实施例采用Ti元素对镀层的晶粒细化效果非常好。Ti与Al形成的TiAl3存在于每个树枝晶内部，可以起到形核中心的作用，但Ti的含量不能太高，不超过1wt.％，否则会生成过多的TiAl3相，从而形成底渣。本实施例制备的Zn-Al-Si-Mg-Ti合金镀层，并给出制备工艺参数，解决低铝富锌合金耐蚀性较差的问题，通过添加合金元素Mg、Ti，改变镀层组织结构，最终改善镀层的耐腐蚀性能及提高产品表面质量。
为了对本发明上述实施例制备的镀层材料进行对比，制备现有镀层材料如下：
对比例一：
采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si镀层钢板，其合金组分按照重量百分比的具体配方为：Al：23％，Si：0.3％，其余为Zn。参见图3和图4，
工艺条件如下所示：
1.Al-Zn-Si镀液的制备：
1)将称量好的Zn块放入坩埚中，然后覆盖一定含量的合金覆盖剂；
2)将试管放入电阻炉内，开始加热，使温度达到700℃；
3)待合金锭全部熔化，在700℃保温2h，开始加入Al-10wt％Si合金，之后开始保温1h；
4).然后加以一定的搅拌，之后浇铸于铁模中冷却成型。
2.热浸镀Al-Zn-Si镀层
钢板前处理：取尺寸100mm×100mm，1mm厚的IF以及22MnB5钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液85℃下碱洗15min除油，用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液25℃下酸洗15min除锈，再以流动清水洗净表面。
然后将待进行热浸镀的基体材料件洁净的钢板在置入锌锅前进行预还原过程，控制具体预还原工艺参数为：
预热温度：620℃；
预热时间：3min；
还原气中H2含量：5％(v/v)。
然后进行热浸镀工艺，控制具体热浸镀工艺参数为：
镀液温度：640℃；
浸镀时间：10s；
钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹气压力为0.5MPa，气刀与钢板之间的角度为78。气刀吹扫结束后，用水快速却至室温，得到镀有Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si合金镀层的钢板，即具有低铝富锌镀层的钢板，参见图5。图3中的最下方的曲线为本对比例Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si合金的衍射图线。
对比例二：
采用自行研制的连续热浸镀模拟装置，制备出热浸镀Al-Zn-Si镀层钢板，其合金组分按照重量百分比的具体配方为：Al：66％，Si：1.6％，其余为Zn，参见图4和图6。
工艺条件如下所示：
1.Al-Zn-Si镀液的制备：
1)将称量好的Zn块放入坩埚中，然后覆盖一定含量的合金覆盖剂；
2)将试管放入电阻炉内，开始加热，使温度达到700℃；
3)待合金锭全部熔化，在700℃保温2h，开始加入Al-10wt％Si合金，之后开始保温1h；
4).然后加以一定的搅拌，之后浇铸于铁模中冷却成型。
2.热浸镀Al-Zn-Si镀层
钢板前处理：取尺寸100mm×100mm，1mm厚的IF以及22MnB5钢板，用50g/L NaOH+50g/L的Na2CO3混合碱洗液85℃下碱洗15min除油，用15wt％HCl+0.5wt％乌洛托品缓蚀剂混合酸洗液25℃下酸洗15min除锈，再以流动清水洗净表面。
然后将待进行热浸镀的基体材料件洁净的钢板在置入锌锅前进行预还原过程，控制具体预还原工艺参数为：
预热温度：620℃；
预热时间：3min；
还原气中H2含量：5％(v/v)。
然后进行热浸镀工艺，控制具体热浸镀工艺参数为：
镀液温度：640℃；
浸镀时间：10s；
钢板在出镀液后受气刀平整，气刀吹气压力为0.5MPa，气刀与钢板之间的角度为78。气刀吹扫结束后，用水快速却至室温，得到镀有Zn-55wt％Al-1.6wt％Si合金镀层的钢板，即具有低铝富锌镀层的钢板，参见图6，图6中的图a和图b表示55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金底渣微观形貌。图4具有倒置三角标记的曲线为浸泡本对比例55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金样品的腐蚀失重曲线。
实验对比分析：
对实施例一、实施例二、实施例三、对比例一和对比例二制备的合金试样进行实验测试分析如下：
第一步，对Al-Zn-Si、Al-Zn-Si-Mg、Al-Zn-Si-Mg-Ti合金进行熔炼：切割一定量的实施例一、实施例二、实施例三Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-xMg合金材料以及对比例一Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si、对比例二55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金材料；
第二步，将合金制成板样，之后进行打磨、清洗处理；
第三步，对板样进行全浸泡腐蚀实验；
第四步，对实验前后的样品进行X射线衍射以及扫描电镜分析，参见图3；
第五步，向Al-Zn-Si、Al-Zn-Si-Mg合金中加入Fe元素生成渣相，然后获得冷却样品进行扫描电镜分析。
另外，切割一定量的实施例一Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金材料以及对比例二55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金材料，经打磨、清洗、烘干后用电子天平进行称量，然后将合金锭放入坩埚中，接下来，将配置好的RJ2熔剂覆盖在合金锭表面，再将坩埚送入电阻炉中进行加热升温。当温度到达700℃时开始保温，时间为12h，之后分别加入2％的铁片，开始降温，直至600℃，保温12h。最后将样品从坩埚炉中取出进行风冷。
在进行全浸泡腐蚀实验时：采用线切割的方式将Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-xMg以及55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金锭切割成50×20×1mm3的块样；然后在样品的上方打孔Φ＝2mm，将样品经180#、600#、1000#、1500#号SiC砂纸打磨处理，然后将样品浸入酒精中超声清洗；接下来将处理好的样品吹干后称重，再将样品用棉线悬挂在36g/L的蒸馏水溶液中，样品顶端距液面10mm；最后将整个浸泡装置放入恒温水浴中恒定在30℃，开始浸泡实验。整体来看，浸泡前期，不同合金的耐蚀性能相差不大，而后期，Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si系列合金的耐蚀性能要高于55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金，而Zn-Al-Si-1.5wt％-Mg样品的耐腐蚀能最佳。添加Ti后，Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-Mg合金中α-Al晶粒尺寸明显减小。观测合金底渣微观形貌，参见图6，图6中的图a和图b表示对比例二55wt％Al-Zn-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金底渣微观形貌，图6中的图c和图d表示实施例一Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg合金底渣微观形貌。对比例一Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si合金由Al、Zn、Si相组成，Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-1.5wt％Mg和Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si-3wt％Mg合金由Al、Zn、Si、Mg2Si、MgZn2、Mg2Zn11相组成。55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金底渣为FeAl3、τ6、τ11相，而23wt％Al-Zn-0.3wt％Si-Mg合金底渣为FeAl3、τ5相，并且55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金中底渣的数量明显要多于23wt％Al-Zn-0.3wt％Si合金中的底渣数量。
盐水全浸泡腐蚀实验是试样浸入溶液进行试验，此法操作简便，重现性好。在实验室试验时，能够控制各种影响因素，可作为人工模拟工业大气条件下的有氧腐蚀模拟试验和加速腐蚀试验。试验时试样悬挂于溶液中不同深度时的腐蚀效应与延伸于不同深度的大尺寸试样的腐蚀效应是不同的，因为后者由于充气差异而形成宏观腐蚀电池效应。因此应选择尺寸较小的试样并且浸泡深度相同。本试验通过腐蚀失重计算镀层的腐蚀速率，从而定性地比较不同合金镀层在工业大气条件下的耐蚀性能。实验流程：合金熔炼→样品线切割→样品的清洁处理→全浸泡腐蚀→腐蚀产物的标定→腐蚀产物的去除→实验结果的处理。图5是4组合金样品浸泡前后的重量变化曲线。总体来说，在浸泡前期4组合金的耐蚀性能相近。而浸泡后期Zn-22.3wt％Al-0.3wt％Si合金的耐蚀性能要明显优于55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金。此外，浸泡30天前55wt％Al-Zn-1.6wt％Si合金的腐蚀失重曲线增长比较迅速，而30天后期增长速度明显降低。本实验是在GB/T19746-2005的标准下进行的。每隔一段时间将一组样品拿出烘干、称重、拍照。然后对样品进行XRD以及SEM的分析，接下来对样品进行腐蚀产物的去除。去除的方法：CrO3 20g、H3PO4 50mL、水加到1000mL、温度80℃、时间5min～10min，该方法是依据GB/T16545-1996进行的。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明复合锌铝合金镀层材料及热浸镀方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种降低热浸镀铝锌底渣量及提高镀层表面质量的热浸镀方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.热镀液制备过程：
1)按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的以下元素组成及其重量百分比称量配制原料：Al的含量控制在22.3wt.％，Si含量控制在0.1～0.3wt.％，Mg含量控制在3.5wt.％，Ti含量为0.5～1wt.％，余量为Zn，将合金原料熔炼得到复合锌铝合金镀层合金熔体，浇铸于模具中冷却成型，制成复合锌铝合金镀层材料备用，具体的：
在进行复合锌铝合金镀层材料制备时，首先按照制备复合锌铝合金镀层材料所需的元素组成及其重量百分比称量配制原料，主要包括Zn块、Al块、Si块和Mg块，然后采用如下制备工艺步骤：
(1)Al-Mg中间合金制备：
①首先称量一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为30-50％的CaCl2、20-40％的KCl和质量百分含量为20％-30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至700～900℃，保温至使Al块全部熔化，然后开始加入Mg块，然后加以设定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Mg中间合金；(2)Al-Si中间合金制备：
①首先取用已经称量好的剩余的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为30-50％的CaCl2、20-40％的KCl和质量百分含量为20％-30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至700～900℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Si块，然后加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Si中间合金；
(3)Al-Ti中间合金制备：
①首先取用已经称量好的一部分的一定量的Al块，然后加入一定含量的盐类覆盖剂，盐类覆盖剂为经过脱水处理的质量百分含量为30-50％的CaCl2、20-40％的KCl和质量百分含量为20％-30％NaCl的均匀混合的固态粉末；
②开始升温直至700～900℃，保温至Al块全部熔化，然后开始加入Ti金属材料，再加以一定次数的搅拌，经氩气处理后，炉冷至室温，得到Al-Ti中间合金；(4)复合锌铝合金镀层材料制备：
①将称量好的Zn块放入坩埚中，然后覆盖一定含量的合金覆盖剂；
②将坩埚放入电阻炉内，开始加热，使温度达到700～900℃，待Zn块全部熔化后，在700～900℃保温至少2h时间，开始加入在所述步骤(2)中制备的Al-Si中间合金，之后进行保温至少0.5h，得到Zn-Al-Si合金熔体；然后向所制备的Zn-Al-Si合金熔体中主要加入在所述步骤(1)中制备的Al-Mg中间合金的同时，还向Zn-Al-Si合金熔体中加入步骤(3)制备好的Al-Ti中间合金，使Al-Mg中间合金和Al-Ti中间合金同时在Zn-Al-Si合金熔体中熔融，进行保温至少1h，并且加以搅拌，得到Zn-Al-Si-Mg-Ti复合锌铝合金镀层合金熔体，浇铸于模具中冷却成型，制成复合锌铝合金镀层合金材料；
2)将在所述步骤1)中制备的复合锌铝合金镀层材料置入锌锅中，熔融后形成热镀液；
b.热浸镀过程：
ⅰ.热浸镀工序：将待进行热浸镀的基体材料件在置入锌锅前进行预还原过程，还原气氛采用含氢体积百分比浓度为5～50％的氢氮混合气，还原温度为500～680℃，基体材料件的预热时间为3～10min；然后将基体材料件进入锌锅，进入锌锅时的锌锅温度控制在580～610℃，浸镀时间控制在3s～30min；
ⅱ.镀后冷却工序：将覆有镀层的基体材料件移出锌锅后，采用气刀控制镀层厚度，使气刀气氛为空气或惰性气体，控制气刀温度为10～100℃，控制气刀吹气压力为0.2～0.5MPa，控制气刀的气流喷射方向与待吹扫的镀膜之间的角度保持为78～90°，使镀层厚度控制在20～35μm，在气刀吹扫控制镀层的厚度处理工艺结束后，用水或者空气将镀层快速却至室温，得到预期的Zn-Al-Si-Mg-Ti热浸镀材料件。
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